一种表面肌电和A型超声信号联合采集装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种表面肌电和A型超声信号联合采集装置，包括信号采集模块、佩戴模块、信号处理模块和电源模块，信号采集模块被设置在佩戴模块内，信号处理模块和电源模块分别被设置在佩戴模块的外侧，其中，信号采集模块包括A型超声换能器和肌电信号采集电极组；信号处理模块包括肌电信号处理模块和A型超声信号处理模块。本发明专利技术的一种表面肌电和A型超声联合采集装置，综合分析sEMG信号与A超信号的特征，以方便探求同一肌肉群的肌电信号和超声信号之间的关系；并能够减弱干扰和噪声对人机接口的影响，提高基于sEMG的人机接口的鲁棒性。

Combined acquisition device of surface electromyography and A ultrasonic signal

The invention discloses a surface EMG and A type ultrasonic signal acquisition device, including signal acquisition module, signal processing module and wear module, power module, signal acquisition module is arranged on the outside, wear module, signal processing module and power module are respectively arranged in the wear module which includes A signal acquisition module ultrasonic transducer and EMG electrode group; signal processing module includes EMG signal processing module and A type ultrasonic signal processing module. A surface EMG and A type ultrasound acquisition device of the present invention, a comprehensive analysis of characteristics of sEMG signal and A signal, the relationship between EMG signals and ultrasonic signals to facilitate the same muscle group; and can weaken the influence of interference and noise on man-machine interface, improve the robustness of man-machine interface based on sEMG the.

【技术实现步骤摘要】
一种表面肌电和A型超声信号联合采集装置
本专利技术涉及生物医学工程与人机接口
，尤其涉及一种表面肌电和A型超声信号联合采集装置。
技术介绍
人机接口(HumanMachineInterface)技术指的是机械或电子设备与人的意识之间交流的界面。它在人与计算机之间建立联系、交换信息的输入/输出设备的接口，这些设备包括键盘、显示器、打印机、鼠标等。在生物医学工程领域的应用方面，人机接口通过一系列相应的传感技术获取人体的生理信号，经过特定的分类算法获知人类的运动“意图”，从而控制轮椅、假肢、外骨骼等外部设备。人体表面肌电信号(surfaceelectromyograph，简称sEMG信号)是从肌肉表面通过电极记录下来的神经肌肉系统活动时发放的生物电信号，蕴含肌肉活动强度、活动时间等信息，成为体表无创检测肌肉活动的重要方法，被广泛应用于人机接口技术，如肌电假肢，外骨骼机器人等。然而EMG信号本身对干扰和噪声很敏感，对于深层肌肉的串扰较为严重；不同个体之间的sEMG信号差异性较为明显，即便是同一肌肉群，其sEMG信号的统计学特征只在变化趋势上有较大的近似，而度量值本身有较大的差异，难以形成统一的评价标准。A型超声(A-scanultrasonography)是一种利用单振元超声换能器，对某一位置的不同深度进行扫描，得到所谓的一维特性的超声波探测方式。超声在人体内传播，由于人体各种组织有声学的特性差异，超声波在两种不同组织界面处产生反射、折射、散射、绕射、衰减以及声源与接收器相对运动产生多普勒频移等物理特性。用于诊断时，超声波只作为信息的载体。把超声波射入人体通过它与人体组织之间的相互作用获取有关生理与病理的信息。近些年，A超探测被广泛应用于人体生理信号的探索，并也逐渐在人体肌肉群的运动信息检测上有所发展。其主要采集传感器为单频单振元超声换能器，即A型超声探头。因此，本领域的技术人员致力于开发一种表面肌电和A型超声联合采集装置，综合分析sEMG信号与A超信号的特征，以方便探求同一肌肉群的肌电信号和超声信号之间的关系；另一方面，综合两种信号的特征，能够减弱干扰和噪声对人机接口的影响，提高基于sEMG的人机接口的鲁棒性。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是开发一种表面肌电和A型超声联合采集装置，综合分析sEMG信号与A超信号的特征，以方便探求同一肌肉群的肌电信号和超声信号之间的关系；另一方面，综合两种信号的特征，能够减弱干扰和噪声对人机接口的影响，提高基于sEMG的人机接口的鲁棒性。为实现上述目的，本专利技术提供了一种表面肌电和A型超声信号联合采集装置，包括信号采集模块、佩戴模块、信号处理模块和电源模块，信号采集模块被设置在佩戴模块内，信号处理模块和电源模块分别被设置在佩戴模块的外侧，其中，信号采集模块包括A型超声换能器和肌电信号采集电极组，A型超声换能器和肌电信号采集电极组相连接；佩戴模块包括佩戴模块壳体和连接佩戴模块壳体的魔术贴；信号处理模块包括肌电信号处理模块和A型超声信号处理模块，A型超声信号处理模块被设置为通过超声信号线与A型超声换能器连接，肌电信号处理模块被设置为通过肌电信号线与肌电信号采集电极组连接。进一步地，肌电信号采集电极组包括第一共模电极、第二共模电极和参考电极，第一共模电极和第二共模电极分别被设置于A型超声换能器的两侧，参考电极被设置于第一共模电极的另一侧。进一步地，信号采集模块被设置为单通道或多通道中的一种。进一步地，信号采集模块被设置为单通道时，佩戴模块包括一个壳体，每个壳体上设置有3个肌电信号采集电极组和1个A型超声换能器。进一步地，信号采集模块被设置为多通道时，佩戴模块包括多个壳体，每个壳体上设置有3个肌电信号采集电极组和1个A型超声换能器。进一步地，多个壳体之间被设置为头尾壳体通过弹性魔术贴材料连接，其他壳体之间通过无弹性的勾毛同体魔术贴材料连接。进一步地，信号采集模块还包括圆形扁头纽扣电极，圆形扁头纽扣电极被设置为用于采集表面肌电信号，提高电极和皮肤的接触稳定性。进一步地，信号采集模块所处壳体位置的凹槽深度被设置为均小于对应的肌电信号采集电极组与A型超声换能器的高度，保证电极和换能器与皮肤表面有良好的接触。进一步地，A型超声换能器的突出高度被设置为比肌电信号采集电极组的突出高度少0.5～1mm。进一步地，信号采集模块的外壳被设置为由不导电材料制成。技术效果1)本专利技术的一种表面肌电和A型超声信号联合采集装置综合表面肌电信号与A型超声信号的特征，能够减弱干扰和噪声对人机接口的影响；2)可对同一处肌肉的A型超声信号与sEMG信号的定性或者定量关系进行对比，以获取肌肉单位深度变化的肌电信号之间的关系，有益于回避肌电信号在不同个体不同肌肉群上的不规律性。3)每个佩戴模块之间都是独立的，两两之间的距离都可以通过魔术贴的贴合灵活调整，从而适应不同肢体尺寸的人员的佩戴，同时也可以灵活调整采集模块到信号明显稳定的肌肉区域进行检测；此外模块的独立性，有益于便捷的更换与升级。4)肌电信号采集电极组与单频单振元超声换能器的分布科学合理，保证能够两种信号所对应的检测对象的同一性。5)本装置从壳体的材料，冗余的耦合剂的收纳结构设计以及信号引出线的电磁屏蔽层的包裹等角度，极大限度保证了肌电信号采集过程中准确性与稳定性。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的一个较佳实施例的一种表面肌电和A型超声信号联合采集装置的透视图。图2是本专利技术的一个较佳实施例的一种表面肌电和A型超声信号联合采集装置的信号采集模块的示意图。图3是本专利技术的一个较佳实施例的一种表面肌电和A型超声信号联合采集装置的头尾壳体配合弹性魔术贴和佩戴模块示意图。图4是本专利技术的一个较佳实施例的一种表面肌电和A型超声信号联合采集装置的佩戴模块的外壳透视图。图5是本专利技术的一个较佳实施例的一种表面肌电和A型超声信号联合采集装置的尾部佩戴模块示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术的一种表面肌电和A型超声信号联合采集装置，包括信号采集模块、佩戴模块1、信号处理模块3和电源模块4，信号采集模块被设置在佩戴模块1内，信号处理模块3和电源模块4分别被设置在佩戴模块3的外侧，其中，信号采集模块包括A型超声换能器8和肌电信号采集电极组，A型超声换能器8和肌电信号采集电极组相连接，如图2所示，肌电信号采集电极组包括第一共模电极5、第二共模电极9和参考电极6，第一共模电极5和第二共模电极9分别被设置于A型超声换能器8的两侧，参考电极6被设置于第一共模电极5的另一侧。；信号处理模块3包括肌电信号处理模块和A型超声信号处理模块，A型超声信号处理模块被设置为通过超声信号线10与A型超声换能器8连接，肌电信号处理模块3被设置为通过肌电信号线11与肌电信号采集电极组连接，具体地，肌电信号采集电极组的第一共模电极5、第二共模电极9和参考电极6分别通过肌电信号线11与信号处理模块3连接。又如图1和2所示，佩戴模块1包括佩戴模块壳体7和连接佩戴模块壳体的魔术贴2。信号采集模块用于采集信号，采集的信号包括表面肌肉电信号和A型超声信号。信号处理模块3用于处理信号，电源模块4通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面肌电和A型超声信号联合采集装置，其特征在于，包括信号采集模块、佩戴模块、信号处理模块和电源模块，所述信号采集模块被设置在所述佩戴模块内，所述信号处理模块和所述电源模块分别被设置在所述佩戴模块的外侧，其中，所述信号采集模块包括A型超声换能器和肌电信号采集电极组，所述A型超声换能器和所述肌电信号采集电极组相连接；所述佩戴模块包括佩戴模块壳体和连接所述佩戴模块壳体的魔术贴；所述信号处理模块包括肌电信号处理模块和A型超声信号处理模块，所述A型超声信号处理模块被设置为通过超声信号线与所述A型超声换能器连接，所述肌电信号处理模块被设置为通过所述肌电信号线与所述肌电信号采集电极组连接。

【技术特征摘要】
1.一种表面肌电和A型超声信号联合采集装置，其特征在于，包括信号采集模块、佩戴模块、信号处理模块和电源模块，所述信号采集模块被设置在所述佩戴模块内，所述信号处理模块和所述电源模块分别被设置在所述佩戴模块的外侧，其中，所述信号采集模块包括A型超声换能器和肌电信号采集电极组，所述A型超声换能器和所述肌电信号采集电极组相连接；所述佩戴模块包括佩戴模块壳体和连接所述佩戴模块壳体的魔术贴；所述信号处理模块包括肌电信号处理模块和A型超声信号处理模块，所述A型超声信号处理模块被设置为通过超声信号线与所述A型超声换能器连接，所述肌电信号处理模块被设置为通过所述肌电信号线与所述肌电信号采集电极组连接。2.如权利要求1所述的一种表面肌电和A型超声信号联合采集装置，其特征在于，所述肌电信号采集电极组包括第一共模电极、第二共模电极和参考电极，所述第一共模电极和所述第二共模电极分别被设置于所述A型超声换能器的两侧，所述参考电极被设置于所述第一共模电极的另一侧。3.如权利要求1所述的一种表面肌电和A型超声信号联合采集装置，其特征在于，所述信号采集模块被设置为单通道或多通道中的一种。4.如权利要求3所述的一种表面肌电和A型超声信号联合采集装置，其特征在于，所述信号采集模块被设置为单通道时，所述佩戴模块包括一个壳体，每个壳体上设置有3个所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪海，夏伟，王志永，朱向阳，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31